JP5931603B2 - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor Download PDF

Info

Publication number
JP5931603B2
JP5931603B2 JP2012144961A JP2012144961A JP5931603B2 JP 5931603 B2 JP5931603 B2 JP 5931603B2 JP 2012144961 A JP2012144961 A JP 2012144961A JP 2012144961 A JP2012144961 A JP 2012144961A JP 5931603 B2 JP5931603 B2 JP 5931603B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor element
rear end
cylindrical
diameter
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012144961A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013033034A (en
Inventor
加藤 秀和
秀和 加藤
康司 松尾
康司 松尾
達也 奥村
達也 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Spark Plug Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2012144961A priority Critical patent/JP5931603B2/en
Publication of JP2013033034A publication Critical patent/JP2013033034A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5931603B2 publication Critical patent/JP5931603B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

本発明は、ガスセンサに関するものである。   The present invention relates to a gas sensor.

被測定ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサとして、従来、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を備えるセンサが知られている(特許文献1〜6)。このようなセンサ素子としては、例えば、先端が閉じた有底筒状の固体電解質と、この固体電解質の内表面に形成された内側電極(基準電極)と、固体電解質の外表面の先端部に形成された外側電極(検出電極)と、固体電解質の外表面において外側電極から後端部側に延出して形成されたリード部と、を備えるセンサ素子が知られている。このようなセンサ素子をガスセンサに組み込む際には、例えば、ガスセンサから検出信号を取り出すためにガスセンサに設けられたリード線に接続される接続端子金具を用意して、この接続端子金具のセンサ素子への嵌め込みが行なわれる。例えば、リード線とセンサ素子の外側電極とを接続するには、接続端子金具をセンサ素子の後端部の外表面に嵌め込めばよく、これにより、接続端子金具および上記リード部を介してリード線と外側電極とが電気的に接続される。   As a gas sensor for detecting a specific gas component in a gas to be measured, a sensor having a sensor element whose electrical characteristics change according to the concentration of the specific gas component in the gas to be measured has been known (Patent Documents 1 to 1). 6). Examples of such sensor elements include a bottomed cylindrical solid electrolyte with a closed tip, an inner electrode (reference electrode) formed on the inner surface of the solid electrolyte, and a tip of the outer surface of the solid electrolyte. A sensor element is known that includes a formed outer electrode (detection electrode) and a lead portion formed to extend from the outer electrode to the rear end side on the outer surface of the solid electrolyte. When incorporating such a sensor element into a gas sensor, for example, a connection terminal fitting connected to a lead wire provided in the gas sensor is prepared in order to extract a detection signal from the gas sensor. Is inserted. For example, in order to connect the lead wire and the outer electrode of the sensor element, it is only necessary to fit the connection terminal fitting to the outer surface of the rear end portion of the sensor element, whereby the lead is connected via the connection terminal fitting and the lead portion. The wire and the outer electrode are electrically connected.

上記のような接続端子金具では、一般に、その先端部に、センサ素子の後端部外表面に嵌め込むための構造として、径方向に弾性変形可能な筒状部が設けられている。この筒状部は、センサ素子に嵌め込まれる前(非嵌め込み状態)には、センサ素子の後端部よりも径が小さくなっており、筒状部をセンサ素子の後端部外表面に嵌め込む際に、筒状部がセンサ素子に乗り上げる形で径方向に拡径する。そこで、このような筒状部においては、筒状部をセンサ素子の後端部に嵌め込む動作を容易化するために、筒状部の先端部に、先端に向けて拡径する拡径部を設ける構成が提案されている(例えば、特許文献1の鍔部62f参照)。拡径部の先端の径を、センサ素子の後端(後端部)の径よりも大きくすることで、センサ素子の後端部が拡径部に倣って筒状部内へと容易に導くことができ、嵌め込みの動作が容易となる。   In the connection terminal fitting as described above, a cylindrical portion that is elastically deformable in the radial direction is generally provided at the tip portion as a structure for fitting on the outer surface of the rear end portion of the sensor element. The cylindrical portion is smaller in diameter than the rear end portion of the sensor element before being fitted into the sensor element (non-fitted state), and the cylindrical portion is fitted into the outer surface of the rear end portion of the sensor element. In this case, the diameter of the cylindrical portion is increased in the radial direction so as to ride on the sensor element. Therefore, in such a cylindrical part, in order to facilitate the operation of fitting the cylindrical part into the rear end part of the sensor element, the diameter-enlarging part that expands toward the front end at the front end part of the cylindrical part. The structure which provides is proposed (for example, refer to the collar part 62f of Patent Document 1). By making the diameter of the tip of the enlarged diameter part larger than the diameter of the rear end (rear end part) of the sensor element, the rear end part of the sensor element can be easily guided into the cylindrical part following the enlarged diameter part. The fitting operation becomes easy.

特開2010−25731号公報JP 2010-25731 A 特開2010−181347号公報JP 2010-181347 A 特開2009−281727号公報JP 2009-281727 A 特開2008−286810号公報JP 2008-286810 A 特開2004−205341号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-205341 特開2009−2846号公報JP 2009-2846 A

しかしながら、センサ素子の軸方向の長さを短縮することによりセンサ素子を小型化したいという要望に充分に応えることができない場合があった。近年、電極やリードに用いられる配線材料(例えば、貴金属)の使用量を削減する構成が検討されており、センサ素子の後端部を短くすることで、後端部側に形成されたリード部の軸方向の長さが短くなり、その結果、配線材料の使用量が削減できる。ところで、ガスセンサにおいては、センサ素子を取り囲むように金属部材(主体金具)を配置して、主体金具の後端部からセンサ素子が突出する構成が採用される場合がある。この場合に、配線材料の使用量を削減するためにセンサ素子の後端部の長さを短くすると、主体金具から突出するセンサ素子の後端部の長さが短くなる。その結果、センサ素子と接続端子金具との電気的接続の信頼性を維持するために、筒状部をより先端側に嵌め込もうとすると、センサ素子の後端部の径よりも大きい径を有する拡径部と主体金具とが接触して主体金具と接続端子金具とが短絡するという問題を生じ得た。また、このような短絡を避けるために、センサ素子への筒状部の嵌め込み量を抑制すると、センサ素子と接続端子金具との電気的接続の信頼性が低下するという問題も生じ得た。さらに、拡径部の径を、センサ素子の後端部の径よりも大きくしつつ、主体金具と接触しないように拡径部の径を調整することは困難であった。   However, there has been a case where it is not possible to sufficiently meet the demand for downsizing the sensor element by reducing the axial length of the sensor element. In recent years, a configuration for reducing the amount of wiring material (for example, precious metal) used for electrodes and leads has been studied, and the lead portion formed on the rear end side by shortening the rear end portion of the sensor element. As a result, the amount of wiring material used can be reduced. By the way, in a gas sensor, the structure which arrange | positions a metal member (metal fitting) so that a sensor element may be surrounded, and a sensor element protrudes from the rear-end part of a metal fitting may be employ | adopted. In this case, if the length of the rear end portion of the sensor element is shortened in order to reduce the amount of wiring material used, the length of the rear end portion of the sensor element protruding from the metal shell is shortened. As a result, in order to maintain the reliability of the electrical connection between the sensor element and the connection terminal metal fitting, when trying to fit the cylindrical part closer to the front end side, the diameter larger than the diameter of the rear end part of the sensor element is increased. There may be a problem that the expanded metal portion and the metal shell come into contact with each other to cause a short circuit between the metal shell and the connection terminal metal fitting. Moreover, in order to avoid such a short circuit, if the fitting amount of the cylindrical part to the sensor element is suppressed, there may be a problem that the reliability of electrical connection between the sensor element and the connection terminal fitting is lowered. Furthermore, it has been difficult to adjust the diameter of the enlarged diameter part so as not to contact the metal shell while making the diameter of the enlarged diameter part larger than the diameter of the rear end part of the sensor element.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、製造工程を複雑化することなく、接続端子金具をセンサ素子に嵌め込み動作を容易化し、また、センサ素子と接続端子金具との電気的接続の信頼性を確保することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, facilitates the operation of fitting the connection terminal fitting into the sensor element without complicating the manufacturing process, and the sensor element and the connection terminal fitting. The purpose is to ensure the reliability of the electrical connection.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
軸線方向に延出して形成される筒状のセンサ素子であって、軸線方向の一方の端部である先端部の外表面に設けられた外側電極と、前記外側電極から軸線方向の他方の端部である後端部側の外表面へと延出して設けられた外部リード部と、を備えるセンサ素子と、
径方向に弾性変形可能な筒状部を備え、該筒状部の少なくとも先端部が前記センサ素子の後端部の外表面に嵌め込まれて、前記筒状部において前記外部リード部と接触する接続端子と、
を備える、被測定ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサにおいて、
前記センサ素子の後端部は、前記センサ素子への非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも外径が大きく、前記センサ素子へと前記筒状部が嵌め込まれた時には前記筒状部の内表面と接触する基体部と、前記基体部の後端側に形成されて、前記非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも少なくとも後端側の外径が小さい縮径部とを備え、
前記センサ素子の外表面における前記外部リード部の後端が、前記基体部と前記縮径部との境界上に配置されていることを特徴とする
ガスセンサ。
[Application Example 1]
A cylindrical sensor element that extends in the axial direction, and includes an outer electrode provided on the outer surface of the tip, which is one end in the axial direction, and the other end in the axial direction from the outer electrode. An external lead portion provided to extend to the outer surface on the rear end side that is a portion, and a sensor element,
A cylindrical portion that is elastically deformable in a radial direction, and at least a tip end portion of the cylindrical portion is fitted into an outer surface of a rear end portion of the sensor element, and contacts the external lead portion in the cylindrical portion A terminal,
In a gas sensor for detecting a specific gas component in a gas to be measured, comprising:
The rear end portion of the sensor element has an outer diameter larger than the inner diameter of the cylindrical portion when the sensor element is not fitted into the sensor element, and the cylindrical portion is fitted into the sensor element when the cylindrical portion is fitted into the sensor element. A base portion in contact with the inner surface of the base portion, and a shrinkage formed on the rear end side of the base portion and having an outer diameter on the rear end side that is at least smaller than the inner diameter of the cylindrical portion when in the non-fitted state. With a diameter part,
A gas sensor, wherein a rear end of the external lead portion on the outer surface of the sensor element is disposed on a boundary between the base portion and the reduced diameter portion.

適用例1のガスセンサによれば、センサ素子後端部に、非嵌め込み状態にあるときの筒状部の内径よりも少なくとも後端側の外径が小さい縮径部を備えるため、センサ素子の縮径部に筒状部が倣うことで、センサ素子の後端部を筒状部内へと容易に導くことができ、センサ素子への接続端子の嵌め込みの動作を容易化し、より正確に行なうことが可能になる。センサ素子への接続端子の嵌め込みの動作を正確に行なうことにより、接続端子と外側電極との電気的接続の信頼性を維持することができる。さらに、拡径部の径をセンサ素子の後端部の径よりも大きくする必要がなく、主体金具と接触しないように拡径部の径を調整するのみでよいため、拡径部の径の調整が容易となる。   According to the gas sensor of Application Example 1, since the sensor element rear end portion includes the reduced diameter portion whose outer diameter on the rear end side is at least smaller than the inner diameter of the cylindrical portion in the non-fitted state, the sensor element is contracted. By following the diameter of the cylindrical portion, the rear end portion of the sensor element can be easily guided into the cylindrical portion, and the operation of fitting the connection terminal into the sensor element can be facilitated and performed more accurately. It becomes possible. By accurately fitting the connection terminal into the sensor element, the reliability of the electrical connection between the connection terminal and the outer electrode can be maintained. Furthermore, since it is not necessary to make the diameter of the enlarged portion larger than the diameter of the rear end portion of the sensor element, it is only necessary to adjust the diameter of the enlarged portion so as not to contact the metal shell. Adjustment is easy.

その上、センサ素子に縮径部を形成しつつ、センサ素子の縮径部に筒状部が倣うように接続端子をセンサ素子に嵌め込むと、筒状部がセンサ素子の基体部まで嵌め込まれた際に、筒状部の先端側がセンサ素子の基体部から浮いてしまう(離間してしまう)ことがあり、接続端子と外側電極(外部リード部)との電気的接続の信頼性が低下することがある。これに対して、適用例1のガスセンサによれば、センサ素子の外表面において、外部リード部の後端が、基体部と縮径部との境界上に配置されているため、筒状部の先端側がセンサ素子の基体部から浮いてしまったとしても、基体部と縮径部との境界には確実に筒状部が当接することとなり、外側電極と接続端子との間の電気的接続の信頼性を確保できる。   In addition, when the connection terminal is fitted into the sensor element so that the cylindrical portion follows the reduced diameter portion of the sensor element while the reduced diameter portion is formed in the sensor element, the cylindrical portion is fitted to the base portion of the sensor element. In this case, the tip side of the cylindrical part may float (separate) from the base part of the sensor element, and the reliability of the electrical connection between the connection terminal and the outer electrode (external lead part) decreases. Sometimes. On the other hand, according to the gas sensor of Application Example 1, the rear end of the external lead portion is disposed on the boundary between the base portion and the reduced diameter portion on the outer surface of the sensor element. Even if the tip side floats from the base part of the sensor element, the cylindrical part surely comes into contact with the boundary between the base part and the reduced diameter part, and the electrical connection between the outer electrode and the connection terminal is made. Reliability can be secured.

[適用例2]
適用例1記載のガスセンサであって、さらに、前記筒状部は、前記接続端子の最先端に設けられているガスセンサ。
[Application Example 2]
The gas sensor according to Application Example 1, wherein the cylindrical portion is provided at the forefront of the connection terminal.

適用例2に記載のガスセンサによれば、筒状部を接続端子の最先端に設けているので、接続端子金具の筒状部の先端部に、先端ほど径が大きくなる拡径部を設ける必要がなく、接続端子に対して特別な加工を行う必要がなくなるため、接続端子の製造工程の複雑化を抑えることができる。その上、拡径部の径の調整を行う必要がなくなり、容易に接続端子と外側電極との電気的接続の信頼性を維持することができる。   According to the gas sensor described in Application Example 2, since the cylindrical portion is provided at the forefront of the connection terminal, it is necessary to provide an enlarged diameter portion whose diameter increases toward the distal end at the distal end portion of the cylindrical portion of the connection terminal fitting. Since there is no need to perform special processing on the connection terminal, it is possible to suppress complication of the manufacturing process of the connection terminal. In addition, it is not necessary to adjust the diameter of the enlarged diameter portion, and the reliability of electrical connection between the connection terminal and the outer electrode can be easily maintained.

[適用例3]
適用例1又は2記載のガスセンサであって、さらに、前記センサ素子を取り囲むと共に、前記センサ素子の少なくとも前記縮径部を露出させる主体金具を備え、前記センサ素子の後端部に嵌め込まれた前記筒状部の先端部は、前記主体金具内に配置されているガスセンサ。
[Application Example 3]
The gas sensor according to Application Example 1 or 2, further including a metal shell that surrounds the sensor element and exposes at least the reduced diameter portion of the sensor element, and is fitted into a rear end portion of the sensor element. A gas sensor in which a tip part of a cylindrical part is arranged in the metallic shell.

適用例3記載のガスセンサによれば、筒状部の先端を主体金具内に挿入することにより、センサ素子の後端部を、より短く形成しても、センサ素子と筒状部とが軸線方向に重なる距離を、十分に確保することが可能になる。そのため、接続端子と外側電極との電気的接続の信頼性を維持しつつ、センサ素子を、より短く形成して、ガスセンサを小型化することができる。その結果、センサ素子の後端部を短くすることにより、外部リード部等を形成するための配線材料の使用量を抑制することができる。なお、従来のような拡径部を設けることなく、筒状部を接続端子の最先端に設けているので、主体金具と接続端子金具とが短絡することなく、筒状部の先端部を主体金具内に配置することが可能となる。   According to the gas sensor described in Application Example 3, even if the rear end portion of the sensor element is formed to be shorter by inserting the tip of the cylindrical portion into the metal shell, the sensor element and the cylindrical portion are in the axial direction. It is possible to secure a sufficient distance to overlap. Therefore, while maintaining the reliability of the electrical connection between the connection terminal and the outer electrode, the sensor element can be formed shorter and the gas sensor can be downsized. As a result, by shortening the rear end portion of the sensor element, the amount of wiring material used for forming the external lead portion and the like can be suppressed. In addition, since the cylindrical portion is provided at the forefront of the connection terminal without providing an enlarged diameter portion as in the prior art, the tip of the cylindrical portion is mainly used without short-circuiting the metal shell and the connection terminal metal fitting. It becomes possible to arrange | position in a metal fitting.

[適用例4]
適用例1又は2記載のガスセンサであって、さらに、前記センサ素子を取り囲むと共に、前記センサ素子の後端部を露出させる主体金具を備え、前記筒状部は、軸線方向に平行なスリットを有し、該スリットの幅を伸縮させることにより、径方向に弾性変形可能となっており、前記外部リード部の後端部には、前記基体部と前記縮径部の境界を後端としつつ前記センサ素子の外周に沿って前記センサ素子の外表面の一部に伸長するリングリード部を備え、前記センサ素子は、前記リングリード部が前記主体金具から露出するように前記主体金具に取り囲まれているガスセンサ。
[Application Example 4]
The gas sensor according to Application Example 1 or 2, further comprising a metal shell that surrounds the sensor element and exposes a rear end portion of the sensor element, and the cylindrical portion has a slit parallel to the axial direction. The slit can be elastically deformed in the radial direction by expanding and contracting the width of the slit, and the rear end portion of the external lead portion has the boundary between the base portion and the reduced diameter portion as a rear end. A ring lead portion extending on a part of the outer surface of the sensor element along an outer periphery of the sensor element; and the sensor element is surrounded by the metal shell so that the ring lead portion is exposed from the metal shell. Gas sensor.

適用例4記載のガスセンサによれば、センサ素子の外周に沿ってリングリード部をセンサ素子の外表面の一部に伸長するようにしている。これにより、リングリード部をセンサ素子の外表面のセンサ素子の外周に沿って全周に設ける場合に比べ、リングリード部の長さが短くなり、その結果、配線材料の使用量が削減できる。その上、リングリード部が主体金具から露出するため、センサ素子の後端部に接続端子の筒状部を嵌め込む際に、リングリード部の位置を主体金具の外側から確認し、センサ素子と筒状部の位置関係を調節することができる。そのため、センサ素子の外周の一部に沿ってリングリード部を設けつつ、且つ筒状部がスリットを有していても、筒状部とリングリード部との間の電気的接続の信頼性を維持することができる。   According to the gas sensor described in Application Example 4, the ring lead portion extends to a part of the outer surface of the sensor element along the outer periphery of the sensor element. Thereby, compared with the case where a ring lead part is provided in the perimeter along the outer periphery of the sensor element of the outer surface of a sensor element, the length of a ring lead part becomes short, As a result, the usage-amount of wiring material can be reduced. In addition, since the ring lead portion is exposed from the metal shell, when the cylindrical portion of the connection terminal is fitted into the rear end of the sensor element, the position of the ring lead portion is confirmed from the outside of the metal shell, The positional relationship between the cylindrical portions can be adjusted. Therefore, even if the ring lead portion is provided along a part of the outer periphery of the sensor element and the cylindrical portion has a slit, the reliability of the electrical connection between the cylindrical portion and the ring lead portion is improved. Can be maintained.

[適用例5]
適用例1ないし4いずれか記載のガスセンサであって、前記縮径部は、前記センサ素子への非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも小さい一定の外径を有する小径部と、前記基体部と前記小径部との間に形成された段差部とを備えるガスセンサ。
[Application Example 5]
The gas sensor according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the reduced diameter portion includes a small diameter portion having a constant outer diameter that is smaller than an inner diameter of the cylindrical portion when the sensor portion is not fitted in the sensor element. A gas sensor comprising a step portion formed between the base portion and the small diameter portion.

適用例5記載のガスセンサによれば、センサ素子の後端部に筒状部を嵌め込む際には、小径部が、筒状部内に容易に導かれる。そして、筒状部の先端は、段差部に当接した後に基体部へと導かれ、嵌め込みの動作を、容易に、また正確に、行なうことができる。   According to the gas sensor described in Application Example 5, when the cylindrical portion is fitted into the rear end portion of the sensor element, the small diameter portion is easily guided into the cylindrical portion. And the front-end | tip of a cylindrical part is guide | induced to the base | substrate part, after contact | abutting to a level | step-difference part, and the operation | movement of insertion can be performed easily and correctly.

[適用例6]
適用例1ないし4いずれか記載のガスセンサであって、前記縮径部は、前記基体部との境界から前記センサ素子の後端に向かって、次第に外径が小さくなるテーパ部であるガスセンサ。
[Application Example 6]
5. The gas sensor according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the reduced diameter portion is a tapered portion that gradually decreases in outer diameter from a boundary with the base portion toward a rear end of the sensor element.

適用例6記載のガスセンサによれば、センサ素子の後端部に筒状部を嵌め込む際には、縮径部の後端が、筒状部内に容易に導かれる。そして、筒状部の先端は、テーパ部の途中の位置に当接した後に、テーパ部によって基体部へと導かれ、嵌め込みの動作を、容易に、また正確に、行なうことができる。   According to the gas sensor described in Application Example 6, when the cylindrical portion is fitted into the rear end portion of the sensor element, the rear end of the reduced diameter portion is easily guided into the cylindrical portion. Then, after the tip of the cylindrical portion abuts at a position in the middle of the taper portion, the tip is guided to the base portion by the taper portion, and the fitting operation can be performed easily and accurately.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、ガスセンサの製造方法などの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in a form such as a gas sensor manufacturing method.

ガスセンサ100の構成を表わす断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a gas sensor 100. FIG. センサ素子10の外観を表わす斜視図である。1 is a perspective view illustrating an appearance of a sensor element 10. FIG. 第2接続端子80の外観を表わす斜視図である。4 is a perspective view illustrating an appearance of a second connection terminal 80. FIG. ガスセンサ100の組立の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the assembly of the gas sensor. センサ素子10に筒状部83が嵌め込まれる様子を表わす説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating a state where a tubular portion 83 is fitted into the sensor element 10. FIG. センサ素子110の外観を表わす斜視図である。2 is a perspective view illustrating an appearance of a sensor element 110. FIG.

A.第1の実施形態のガスセンサ100の構成:
図1は、本発明に係る第1の実施形態としてのガスセンサ100の構成を表わす断面図である。ガスセンサ100は、図1に示すように、軸線Oに沿って伸長する細長形状を有している。以下の説明では、軸線O方向であって図1の下方側を先端側と呼び、図1の上方側を後端側と呼ぶ。本実施形態のガスセンサ100は、酸素濃度センサであって、例えば、自動車の排気ガス中の酸素濃度を検出するために用いることができる。
A. Configuration of the gas sensor 100 of the first embodiment:
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a gas sensor 100 as a first embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 1, the gas sensor 100 has an elongated shape that extends along the axis O. In the following description, the lower side in FIG. 1 in the direction of the axis O is referred to as the front end side, and the upper side in FIG. 1 is referred to as the rear end side. The gas sensor 100 of the present embodiment is an oxygen concentration sensor, and can be used, for example, to detect the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile.

ガスセンサ100は、センサ素子10と、主体金具(ハウジング)20と、外筒40と、さらに、ガスセンサの内部配線の引き回しに係る構造(電極および電極に接続する配線)を、主要な構成要素として備えている。センサ素子10は、酸化物イオン伝導性(酸素イオン伝導性)の固体電解質体の両面に一対の電極を積層した酸素濃淡電池を構成し、酸素分圧に応じた検出値を出力する公知の酸素センサ素子である。詳細には、センサ素子10は、外径が先端に向かってテーパ状に縮径する有底筒状の固体電解質体11と、固体電解質体11の内表面と外表面にそれぞれ形成された内側電極(基準電極)10a及び外側電極(検出電極)10bと、を備えている。そして、センサ素子10の内部空間を基準ガス雰囲気とし、センサ素子10の外表面に被検出ガスを接触させることで、ガスの検知を行う。ガスセンサ100の後端からは、上記センサ素子10の検出信号を取り出すための2本のリード線60が引き出されている。   The gas sensor 100 includes a sensor element 10, a metal shell (housing) 20, an outer cylinder 40, and a structure (electrode and wiring connected to the electrode) related to routing of the internal wiring of the gas sensor as main components. ing. The sensor element 10 constitutes an oxygen concentration cell in which a pair of electrodes are laminated on both surfaces of an oxide ion conductive (oxygen ion conductive) solid electrolyte body, and outputs a detected value corresponding to the oxygen partial pressure. It is a sensor element. Specifically, the sensor element 10 includes a bottomed cylindrical solid electrolyte body 11 whose outer diameter is tapered toward the tip, and inner electrodes formed on the inner surface and the outer surface of the solid electrolyte body 11, respectively. (Reference electrode) 10a and outer electrode (detection electrode) 10b. Then, the inner space of the sensor element 10 is set as a reference gas atmosphere, and the gas to be detected is brought into contact with the outer surface of the sensor element 10 to detect the gas. From the rear end of the gas sensor 100, two lead wires 60 for taking out the detection signal of the sensor element 10 are drawn out.

図2は、センサ素子10の外観を表わす斜視図である。センサ素子10には、軸線O方向の中ほどにおいて、外周方向に張り出した(突出した)鍔部12が形成されている。鍔部12よりも先端側には、先端側に向かって次第に縮径されて先端部が閉塞された有底部13が形成されている。本実施形態では、外側電極10bは、有底部13の一部の外表面を覆うように形成されている。さらに、外側電極10bは、外側電極10bを保護するための電極保護層14に覆われている。   FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the sensor element 10. The sensor element 10 is formed with a flange 12 protruding (protruding) in the outer peripheral direction in the middle of the axis O direction. A bottomed portion 13 that is gradually reduced in diameter toward the distal end side and closed at the distal end portion is formed on the distal end side of the flange portion 12. In the present embodiment, the outer electrode 10 b is formed so as to cover a part of the outer surface of the bottomed portion 13. Further, the outer electrode 10b is covered with an electrode protective layer 14 for protecting the outer electrode 10b.

センサ素子10は、鍔部12よりも後端側において、略一定の外径を有する円筒状の基体部17と、基体部17の後端側に設けられ、基体部17よりも外径が小さく形成された縮径部18と、を備えている。ここで、縮径部18は、センサ素子10の後端で開口を形成すると共に、基体部17の外径よりも小さい一定の外径を有する小径部18aと、基体部17と小径部18aとの間に設けられ、基体部17と小径部18aとの間で滑らかに外径が変化する段差部18bと、を備えている。   The sensor element 10 is provided on the rear end side of the flange portion 12 on the cylindrical base portion 17 having a substantially constant outer diameter, and on the rear end side of the base portion 17, and has an outer diameter smaller than that of the base portion 17. And a reduced diameter portion 18 formed. Here, the reduced diameter portion 18 forms an opening at the rear end of the sensor element 10, and has a small diameter portion 18a having a constant outer diameter smaller than the outer diameter of the base portion 17, and the base portion 17 and the small diameter portion 18a. And a stepped portion 18b having an outer diameter that smoothly changes between the base portion 17 and the small-diameter portion 18a.

また、鍔部12および鍔部12よりも後端側の外表面には、外側電極10bと電気的に接続された外部リード部10cが設けられている。本実施形態の外部リード部10cは、外側電極10bの後端部から、鍔部12を経由して、鍔部12よりも後端側へと、軸線O方向に線状に延出する縦リード部15と、縦リード部15の後端部に設けられたリングリード部16と、を備えている。リングリード部16は、基体部17と縮径部18の境界を後端としつつ、センサ素子10の外周に沿って、センサ素子10の外表面の一部に伸長している。上記した、縮径部18およびリングリード部16の構成は、外側電極10bとリード線60との間の接続に係る構成であり、後に詳しく説明する。   In addition, the outer lead portion 10c electrically connected to the outer electrode 10b is provided on the outer surface on the rear end side of the flange portion 12 and the flange portion 12. The external lead portion 10c of the present embodiment is a vertical lead extending linearly in the direction of the axis O from the rear end portion of the outer electrode 10b via the flange portion 12 to the rear end side of the flange portion 12. And a ring lead portion 16 provided at the rear end of the vertical lead portion 15. The ring lead portion 16 extends to a part of the outer surface of the sensor element 10 along the outer periphery of the sensor element 10 with the boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18 as the rear end. The configuration of the reduced diameter portion 18 and the ring lead portion 16 described above is a configuration relating to the connection between the outer electrode 10b and the lead wire 60, and will be described in detail later.

なお、既述したように、センサ素子10の内表面には内側電極10aが設けられている。有底円筒状の固体電解質体11の内部には、筒孔10dが形成されており(図1参照)、内側電極10aは、後端近傍を除く筒孔10dの表面全体を覆うように形成されている。   As described above, the inner electrode 10 a is provided on the inner surface of the sensor element 10. A cylindrical hole 10d is formed inside the bottomed cylindrical solid electrolyte body 11 (see FIG. 1), and the inner electrode 10a is formed so as to cover the entire surface of the cylindrical hole 10d except for the vicinity of the rear end. ing.

センサ素子10が備える固体電解質体11は、例えば酸化イットリウム(Y)を添加した酸化ジルコニウム(ZrO)、すなわちイットリア安定化ジルコニアによって構成することができる。あるいは、酸化カルシウム(CaO)や酸化マグネシウム(MgO)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)等から選択される酸化物を添加した安定化ジルコニア等の、他の固体電解質によってセンサ素子10を構成しても良い。 The solid electrolyte body 11 included in the sensor element 10 can be made of, for example, zirconium oxide (ZrO 2 ) added with yttrium oxide (Y 2 O 3 ), that is, yttria-stabilized zirconia. Alternatively, by other solid electrolyte such as stabilized zirconia to which an oxide selected from calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), cerium oxide (CeO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and the like is added. The sensor element 10 may be configured.

センサ素子10の表面に形成される内側電極10aおよび外側電極10bは、白金(Pt)や白金合金等の、貴金属あるいは貴金属合金によって形成されることが好ましい。内側電極10aおよび外側電極10bは、例えば、無電解めっき等のめっき法により形成することができる。また、外部リード部10cは、例えば固体電解質体11の製造時に、既述したイットリアを含有するジルコニア粉末の成形体の外表面に貴金属ペーストを用いて所定のパターンで印刷を行なうことにより、成形体の焼成と同時に形成することができる。   The inner electrode 10a and the outer electrode 10b formed on the surface of the sensor element 10 are preferably formed of a noble metal or a noble metal alloy such as platinum (Pt) or a platinum alloy. The inner electrode 10a and the outer electrode 10b can be formed by a plating method such as electroless plating, for example. The external lead portion 10c is formed by, for example, printing a predetermined pattern using a noble metal paste on the outer surface of the molded body of zirconia powder containing yttria as described above when the solid electrolyte body 11 is manufactured. Can be formed simultaneously with the baking.

図1に戻り、上記したセンサ素子10は、主体金具20内に組み付けられている。主体金具20は、センサ素子10の軸線O方向の中ほどの部分を取り囲むように配置される金属部材である。主体金具20の内表面には、先端方向に向かって内径が縮径する段部20bが設けられている。この段部20bと、センサ素子10の鍔部12との間には、パッキン30が配置されている。主体金具20とセンサ素子10とを組み付ける際には、主体金具20の後端側から、センサ素子10を主体金具20内に挿入する。そして、鍔部12をパッキン30に当てることにより、間接的に段部20bにセンサ素子10の鍔部12を当接させる。   Returning to FIG. 1, the sensor element 10 described above is assembled in the metal shell 20. The metal shell 20 is a metal member that is arranged so as to surround the middle part of the sensor element 10 in the axis O direction. On the inner surface of the metal shell 20, a step portion 20b whose inner diameter is reduced toward the distal end is provided. A packing 30 is disposed between the stepped portion 20b and the flange portion 12 of the sensor element 10. When the metal shell 20 and the sensor element 10 are assembled, the sensor element 10 is inserted into the metal shell 20 from the rear end side of the metal shell 20. Then, the flange portion 12 of the sensor element 10 is indirectly brought into contact with the step portion 20 b by applying the flange portion 12 to the packing 30.

主体金具20とセンサ素子10とを組み付ける際には、さらに、鍔部12の後端側におけるセンサ素子10と主体金具20との径方向の隙間に、筒状のシール材(滑石粉末)31が充填される。そして、シール材31の後端側には、筒状の絶縁部材(セラミックスリーブ)32が配置される。さらに、絶縁部材32の後端側には、金属リング(ステンレス製の平ワッシャ)33が配置される。その後、主体金具20の後端部を内側に屈曲させて加締め部20aを形成することにより、絶縁部材32が先端側に押し付けられてシール材31を押し潰し、絶縁部材32及びシール材31が加締め固定されるとともに、センサ素子10と主体金具20の隙間がシールされる。上記のように主体金具20とセンサ素子10とを組み付けると、センサ素子10の後端部が主体金具20の後端(加締め部20a)から突出し、既述したリングリード部16(図2)が主体金具20から外部に露出する状態になる。   When the metal shell 20 and the sensor element 10 are assembled, a cylindrical sealing material (talc powder) 31 is further inserted in the radial gap between the sensor element 10 and the metal shell 20 on the rear end side of the flange portion 12. Filled. A cylindrical insulating member (ceramic sleeve) 32 is disposed on the rear end side of the sealing material 31. Further, a metal ring (stainless steel flat washer) 33 is disposed on the rear end side of the insulating member 32. Thereafter, the rear end portion of the metal shell 20 is bent inward to form the crimped portion 20a, whereby the insulating member 32 is pressed against the distal end side to crush the sealing material 31, and the insulating member 32 and the sealing material 31 are While being fixed by caulking, the gap between the sensor element 10 and the metal shell 20 is sealed. When the metal shell 20 and the sensor element 10 are assembled as described above, the rear end portion of the sensor element 10 protrudes from the rear end (caulking portion 20a) of the metal shell 20, and the above-described ring lead portion 16 (FIG. 2). Is exposed from the metal shell 20 to the outside.

なお、主体金具20の中央付近には、六角レンチ等を係合するために、径方向外側に突出した形状に形成されている多角形の鍔部20cが設けられている。また、鍔部20cと、主体金具20の先端部である先端部20fとの間の外表面には、雄ねじ部20dが形成されている。主体金具20の雄ねじ部20dを、例えば自動車の排気管のネジ孔に取付けて、センサ素子10の先端を排気管内に露出させることにより、ガスセンサ100を用いた被検出ガス(排気ガス)中の酸素濃度の検知が可能になる。ガスセンサ100において、鍔部20cの先端面と雄ねじ部20dの後端との間の段部には、さらに、ガスセンサ100を排気管に取付けた際のガス抜けを防止するガスケットが嵌挿される(図示せず)。   In the vicinity of the center of the metal shell 20, a polygonal flange portion 20c formed in a shape protruding radially outward is provided in order to engage a hexagon wrench or the like. A male screw portion 20d is formed on the outer surface between the flange portion 20c and the tip portion 20f that is the tip portion of the metal shell 20. The male screw portion 20d of the metal shell 20 is attached to, for example, a screw hole of an exhaust pipe of an automobile, and the tip of the sensor element 10 is exposed in the exhaust pipe, whereby oxygen in a gas to be detected (exhaust gas) using the gas sensor 100 is exposed. The concentration can be detected. In the gas sensor 100, a gasket for preventing gas escape when the gas sensor 100 is attached to the exhaust pipe is further fitted into the step between the front end surface of the flange portion 20 c and the rear end of the male screw portion 20 d (FIG. Not shown).

主体金具20の先端部20fには、金属製(ステンレスなど)で筒状のプロテクタ62が固定され、主体金具20から突出するセンサ素子10の先端がプロテクタ62で覆われている。このプロテクタ62は、排気ガスをプロテクタ62の内部に取り込むための複数の孔部を有している。   A cylindrical protector 62 made of metal (such as stainless steel) is fixed to the distal end portion 20 f of the metallic shell 20, and the distal end of the sensor element 10 protruding from the metallic shell 20 is covered with the protector 62. The protector 62 has a plurality of holes for taking exhaust gas into the protector 62.

一方、主体金具20の後端部には、金属製筒状の外筒40が接合されて、センサ素子10の後端部を覆っている。外筒40は、例えば、SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316、SUS316L等のステンレス鋼で形成することができる。外筒40は、主体金具20に接続する先端部40aと、先端部40aよりも縮径された後端部40bとを有し、先端部40aと後端部40bとの間には段部43が設けられている。   On the other hand, a metal cylindrical outer cylinder 40 is joined to the rear end portion of the metal shell 20 to cover the rear end portion of the sensor element 10. The outer cylinder 40 can be formed of stainless steel such as SUS430, SUS304, SUS304L, SUS310S, SUS316, SUS316L, or the like. The outer cylinder 40 has a front end portion 40a connected to the metal shell 20, and a rear end portion 40b having a diameter smaller than that of the front end portion 40a. A stepped portion 43 is provided between the front end portion 40a and the rear end portion 40b. Is provided.

外筒40の先端部40aの内側には、段差付きの略円柱状で絶縁性のセパレータ34が配置されている。セパレータ34には、セパレータ34を軸線O方向に貫通する2個の挿通孔34a、34bが形成されている。これらの挿通孔34a、34bには、それぞれ、第1接続端子70の板状基部71と、第2接続端子80の板状基部81が挿通されている。ここで、第1接続端子70および第2接続端子80は、それぞれ、内側電極10aあるいは外側電極10bと、リード線60とを接続するための部材である。各板状基部71、81の後端には、それぞれ、接続端部72、82が形成され、接続端部72、82には、それぞれ異なるリード線60が加締め接続されている。なお、第2接続端子80が特許請求の範囲の「接続端子」に相当する。   On the inner side of the distal end portion 40a of the outer cylinder 40, a substantially cylindrical and insulating separator 34 with a step is disposed. The separator 34 is formed with two insertion holes 34 a and 34 b that penetrate the separator 34 in the direction of the axis O. The plate-like base portion 71 of the first connection terminal 70 and the plate-like base portion 81 of the second connection terminal 80 are inserted through these insertion holes 34a and 34b, respectively. Here, the first connection terminal 70 and the second connection terminal 80 are members for connecting the inner electrode 10a or the outer electrode 10b and the lead wire 60, respectively. Connection end portions 72 and 82 are formed at the rear ends of the respective plate-like base portions 71 and 81, and different lead wires 60 are caulked and connected to the connection end portions 72 and 82, respectively. The second connection terminal 80 corresponds to a “connection terminal” in the claims.

上記セパレータ34は、セパレータ34の後端面を外筒40の段部43に当接させつつ、セパレータ34の先端面をセパレータ34よりも先端側に配置した保持金具35に当接させることで、外筒40内に保持される。この保持金具35は、セパレータ34よりも先端側に配置され、外筒40の先端部40aが加締められることで外筒40内に固定されている。   The separator 34 has the rear end surface of the separator 34 in contact with the stepped portion 43 of the outer cylinder 40, and the front end surface of the separator 34 is in contact with the holding metal fitting 35 disposed on the front end side of the separator 34. It is held in the tube 40. The holding metal fitting 35 is disposed on the front end side of the separator 34 and is fixed in the outer cylinder 40 by crimping the front end portion 40 a of the outer cylinder 40.

第1接続端子70において、板状基部71よりも先端側には、センサ素子10の筒孔10d内に挿入される挿入部73が設けられている。この挿入部73は、センサ素子10の内表面に接触して、内側電極10aと電気的に接続される。   In the first connection terminal 70, an insertion portion 73 that is inserted into the cylindrical hole 10 d of the sensor element 10 is provided on the distal end side of the plate-like base portion 71. The insertion portion 73 is in contact with the inner surface of the sensor element 10 and is electrically connected to the inner electrode 10a.

図3は、第2接続端子80の外観を表わす斜視図である。既述したように、第2接続端子80は、リード線60が接続される接続端部82と、セパレータ34の挿通孔34b内に配置される板状基部81と、を備えている。板状基部81の中央部には、略コの字状に切れ目を形成してその内側部分を外周側へと折り曲げることによって形成された支持腕84が設けられている。この支持腕84は、板状基部81が軸線O方向に略平行となるように、セパレータ34の挿通孔34b内で板状基部81を支える。   FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the second connection terminal 80. As described above, the second connection terminal 80 includes the connection end portion 82 to which the lead wire 60 is connected and the plate-like base portion 81 disposed in the insertion hole 34 b of the separator 34. A support arm 84 is formed at the center of the plate-like base 81 by forming a cut in a substantially U-shape and bending the inner part thereof toward the outer peripheral side. The support arm 84 supports the plate-like base 81 in the insertion hole 34b of the separator 34 so that the plate-like base 81 is substantially parallel to the axis O direction.

さらに、第2接続端子80において、板状基部81よりも先端側には、筒状部83が設けられている。この筒状部83は、センサ素子10の外表面に嵌め込まれて外部リード部10cと接することにより、外側電極10bと電気的に接続される。より具体的には、筒状部83は、略長方形状の板体を折り曲げた略中空円筒状に形成されており、軸線O方向に平行なスリット85を有している。筒状部83は、このスリット85の幅を伸縮させることにより、径方向に弾性変形可能となっている。筒状部83のセンサ素子10への嵌め込みの動作については、後に詳しく説明する。   Further, in the second connection terminal 80, a cylindrical portion 83 is provided on the tip side of the plate-like base portion 81. The cylindrical portion 83 is electrically connected to the outer electrode 10b by being fitted on the outer surface of the sensor element 10 and in contact with the external lead portion 10c. More specifically, the cylindrical portion 83 is formed in a substantially hollow cylindrical shape obtained by bending a substantially rectangular plate, and has a slit 85 parallel to the axis O direction. The cylindrical portion 83 can be elastically deformed in the radial direction by expanding and contracting the width of the slit 85. The operation of fitting the cylindrical portion 83 into the sensor element 10 will be described in detail later.

図1に戻り、ガスセンサ100の外筒40の後端部40bの内側には、略円柱状のグロメット36が内挿されて加締め固定されている。このグロメット36には、グロメット36を軸線O方向に貫通する2個の挿通孔が形成されており、これら2個の挿通孔の各々から、リード線60が外部に引き出されている。グロメット36の後端側はフランジ状に拡径している。グロメット36を外筒40の後端から外筒40内へと挿入し、上記した拡径部分を外筒40の後端に当接させることにより、グロメット36の位置決めがなされる。グロメット36は、例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム材料によって形成することができる。   Returning to FIG. 1, a substantially columnar grommet 36 is inserted and fixed by caulking inside the rear end portion 40 b of the outer cylinder 40 of the gas sensor 100. The grommet 36 is formed with two insertion holes penetrating the grommet 36 in the direction of the axis O, and the lead wire 60 is drawn out from each of the two insertion holes. The rear end side of the grommet 36 is expanded in a flange shape. The grommet 36 is positioned by inserting the grommet 36 from the rear end of the outer cylinder 40 into the outer cylinder 40 and bringing the above-mentioned enlarged diameter portion into contact with the rear end of the outer cylinder 40. The grommet 36 can be formed of a rubber material such as silicon rubber or fluorine rubber, for example.

さらに、外筒40の後端部40bの側面のうち、グロメット36よりも先端側の位置には、周方向に等間隔で4個(図1では3個のみ図示)の第1通気孔41が開口している。そして、外筒40の後端部40bの径方向外側には、第1通気孔41を覆うように、環状の通気性のフィルタ37が被せられ、さらに、フィルタ37を径方向外側から金属製筒状の保護外筒38が囲んでいる。この保護外筒38は、例えば、SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316、SUS316L等のステンレス鋼によって形成することができる。保護外筒38の側面には、周方向に等間隔で4個(図1では2個のみ図示)の第2通気孔39が開口し、フィルタ37を介して外筒40内部へ外気を導入可能になっている。なお、第2通気孔39の先端側と後端側で外筒40及び保護外筒38を加締めることで、外筒40と保護外筒38の間にフィルタ37を保持している。フィルタ37は、例えばフッ素系樹脂等の撥水性樹脂の多孔質構造体によって構成することができ、撥水性を有しているため外部の水を通さずにセンサ素子10の内部空間に基準ガス(大気)を導入可能となっている。   Further, on the side surface of the rear end portion 40b of the outer cylinder 40, four first vent holes 41 (only three are shown in FIG. 1) are arranged at equal intervals in the circumferential direction at a position closer to the tip side than the grommet 36. It is open. An annular air-permeable filter 37 is covered on the radially outer side of the rear end portion 40b of the outer cylinder 40 so as to cover the first ventilation hole 41. Further, the filter 37 is made of a metal cylinder from the radially outer side. A protective outer cylinder 38 is enclosed. The protective outer cylinder 38 can be formed of stainless steel such as SUS430, SUS304, SUS304L, SUS310S, SUS316, SUS316L, or the like. Four second vent holes 39 (only two are shown in FIG. 1) are opened at equal intervals in the circumferential direction on the side surface of the protective outer cylinder 38 so that outside air can be introduced into the outer cylinder 40 through the filter 37. It has become. The filter 37 is held between the outer cylinder 40 and the protective outer cylinder 38 by crimping the outer cylinder 40 and the protective outer cylinder 38 at the front end side and the rear end side of the second vent hole 39. The filter 37 can be constituted by a porous structure of a water repellent resin such as a fluorine-based resin, and has a water repellency, so that the reference gas (in the internal space of the sensor element 10 does not pass through outside water). Air) can be introduced.

保護外筒38は、後端部がグロメット36の後端面上に設けられるように径方向内側に折り曲げられてなり、後端部の中央に開口63が形成され、開口63から2本のリード線60が外部に引き出されている。さらに、保護外筒38の後端側は、外筒40の後端部40bに設けられた加締め部に加締め固定されている。つまり、グロメット36は、保護外筒38及び外筒40の両者を同時に加締めることで、外筒40内に配置されている。   The protective outer cylinder 38 is bent radially inward so that the rear end portion is provided on the rear end surface of the grommet 36, and an opening 63 is formed in the center of the rear end portion. 60 is pulled out. Further, the rear end side of the protective outer cylinder 38 is caulked and fixed to a caulking portion provided at the rear end portion 40 b of the outer cylinder 40. That is, the grommet 36 is disposed in the outer cylinder 40 by simultaneously caulking both the protective outer cylinder 38 and the outer cylinder 40.

B.ガスセンサ100の組み立ての概要:
図4は、ガスセンサ100の組立の概要を示す説明図である。ガスセンサ100の組み立て時には、ガスセンサ100の後端側の構造を備える後端側アセンブリAと、先端側の構造を備える先端側アセンブリBとを組み立て、アセンブリAおよびBの組み付けが行なわれる。図4は、アセンブリAをアセンブリBの後端に被せる組み付け動作を説明する断面図である。
B. Outline of assembly of the gas sensor 100:
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of assembly of the gas sensor 100. When assembling the gas sensor 100, the rear end side assembly A having the rear end side structure of the gas sensor 100 and the front end side assembly B having the front end side structure are assembled, and the assemblies A and B are assembled. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the assembly operation of placing the assembly A on the rear end of the assembly B.

ガスセンサ100の製造に際しては、まず、先端側アセンブリBの組み立てが行なわれる。具体的には、センサ素子10を主体金具20内に配置されたパッキン30上に配置する。その後、主体金具20とセンサ素子10との間隙にシール材31を充填し、絶縁部材32、金属リング33を順にシール材31上に配置する。そして、主体金具20の後端側を加締めることにより、アセンブリBを作製する。   When manufacturing the gas sensor 100, first, the front end side assembly B is assembled. Specifically, the sensor element 10 is disposed on the packing 30 disposed in the metal shell 20. Thereafter, the sealing material 31 is filled in the gap between the metal shell 20 and the sensor element 10, and the insulating member 32 and the metal ring 33 are sequentially disposed on the sealing material 31. And the assembly B is produced by crimping the rear end side of the metal shell 20.

一方で、後端側アセンブリAの組み立てが行なわれる。すなわち、外筒40内に、第1接続端子70及び第2接続端子80を組み付けたセパレータ34をグロメット36と共に配置し、アセンブリAを組み立てる。具体的には、リード線60に接続された第1接続端子70及び第2接続端子80をセパレータ34の挿通孔34a、34b内に挿入し、その後、セパレータ34を外筒40の段部43に当接させる。その後、セパレータ34と外筒40との間隙に保持金具35を挿入して、外筒40の先端部40aを加締めることで、保持金具35を固定する。さらに、グロメット36を外筒40の後端から挿入すると共に、外筒40の後端部40bにフィルタ37、保護外筒38をそれぞれ配置し、フィルタ37、グロメット36をそれぞれ加締め固定することにより、アセンブリAを作製する。   On the other hand, the rear end side assembly A is assembled. That is, the separator 34 assembled with the first connection terminal 70 and the second connection terminal 80 is arranged together with the grommet 36 in the outer cylinder 40 to assemble the assembly A. Specifically, the first connection terminal 70 and the second connection terminal 80 connected to the lead wire 60 are inserted into the insertion holes 34 a and 34 b of the separator 34, and then the separator 34 is inserted into the step portion 43 of the outer cylinder 40. Make contact. Thereafter, the holding metal fitting 35 is inserted into the gap between the separator 34 and the outer cylinder 40, and the distal end portion 40 a of the outer cylinder 40 is caulked to fix the holding metal fitting 35. Further, the grommet 36 is inserted from the rear end of the outer cylinder 40, and the filter 37 and the protective outer cylinder 38 are disposed at the rear end portion 40b of the outer cylinder 40, respectively, and the filter 37 and the grommet 36 are fixed by crimping. Assembly A is made.

そして、アセンブリAとアセンブリBとの軸線を合わせ、アセンブリAの外筒40の先端部を、アセンブリBの主体金具20の後端部に被せることにより、ガスセンサ100の組み立てが行なわれる。   Then, the gas sensor 100 is assembled by aligning the axes of the assembly A and the assembly B and covering the front end of the outer cylinder 40 of the assembly A over the rear end of the metal shell 20 of the assembly B.

図4に示すように、後端側アセンブリAでは、外筒40の先端から、第1接続端子70の挿入部73が突出している。また、先端側アセンブリBでは、主体金具20の後端から、センサ素子10の縮径部18と、基体部17の一部(後端部分)が露出している。アセンブリAとアセンブリBとを組み付ける際には、まず、アセンブリAから突出する挿入部73を、アセンブリBのセンサ素子10内に形成される筒孔10dに挿入しつつ、外筒40の先端部を、主体金具20の後端部に被せる。このとき、挿入部73が筒孔10dの内表面に接することにより、第1接続端子70と内側電極10aとが電気的に接続される。   As shown in FIG. 4, in the rear end side assembly A, the insertion portion 73 of the first connection terminal 70 protrudes from the tip of the outer cylinder 40. Further, in the front end side assembly B, the reduced diameter portion 18 of the sensor element 10 and a part (rear end portion) of the base portion 17 are exposed from the rear end of the metal shell 20. When assembling the assembly A and the assembly B, first, the insertion portion 73 protruding from the assembly A is inserted into the cylindrical hole 10d formed in the sensor element 10 of the assembly B, and the distal end portion of the outer cylinder 40 is moved. Then, cover the rear end of the metal shell 20. At this time, the insertion portion 73 is in contact with the inner surface of the cylindrical hole 10d, whereby the first connection terminal 70 and the inner electrode 10a are electrically connected.

また、上記のように外筒40の先端部を主体金具20の後端部に被せると、アセンブリA,Bの内部では、アセンブリAが備える第2接続端子80の筒状部83の先端が、センサ素子10の後端に当接して、筒状部83がセンサ素子10の後端部に嵌め込まれる。このとき、筒状部83の内表面がリングリード部16に接することにより、第2接続端子80と外側電極10bとが電気的に接続される。   Moreover, when the front-end | tip part of the outer cylinder 40 is covered on the rear-end part of the main metal fitting 20 as mentioned above, the front-end | tip of the cylindrical part 83 of the 2nd connection terminal 80 with which the assembly A is provided inside the assemblies A and B is as follows. The tubular portion 83 is fitted into the rear end portion of the sensor element 10 in contact with the rear end of the sensor element 10. At this time, the inner surface of the cylindrical portion 83 is in contact with the ring lead portion 16, so that the second connection terminal 80 and the outer electrode 10b are electrically connected.

図5は、センサ素子10の後端部に、第2接続端子80の筒状部83が嵌め込まれる様子を表わす説明図である。ここでは、図示の便宜上、筒状部83はその断面図を示し、他の部材は正面図を示している。図5では、センサ素子10の基体部17の外径をD1、縮径部18の後端に設けられた小径部18aの外径をD2、第2接続端子80の筒状部83が非嵌め込み状態である時の筒状部83の内径をD3、と表わしている。これら各部の径の間では、「D2<D3<D1」の関係が成り立っている。既述したようにアセンブリAとアセンブリBの嵌め込みを行なうと、筒状部83の先端部において筒状部83の内径D3よりも小さい外径D2を有する小径部18aが筒状部83内に嵌り、筒状部83の先端は、段差部18bに当接する。その後、さらにアセンブリAとアセンブリBとの嵌め込みを行なうと、筒状部83は、段差部18bに倣って、スリット85(図3)を広げることにより径を拡大しながら、センサ素子10の先端側へと嵌め込まれる。筒状部83の先端が、縮径部18と基体部17の境界を越えると、筒状部83が、リングリード部16の後端(縮径部18と基体部17の境界に設けられた)と接触するようになる。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a state in which the tubular portion 83 of the second connection terminal 80 is fitted into the rear end portion of the sensor element 10. Here, for convenience of illustration, the cylindrical portion 83 shows a cross-sectional view, and the other members show a front view. 5, the outer diameter of the base portion 17 of the sensor element 10 is D1, the outer diameter of the small diameter portion 18a provided at the rear end of the reduced diameter portion 18 is D2, and the cylindrical portion 83 of the second connection terminal 80 is not fitted. The inner diameter of the cylindrical portion 83 when in the state is represented as D3. A relationship of “D2 <D3 <D1” is established between the diameters of these portions. As described above, when the assembly A and the assembly B are fitted, the small-diameter portion 18a having the outer diameter D2 smaller than the inner diameter D3 of the cylindrical portion 83 is fitted into the cylindrical portion 83 at the distal end portion of the cylindrical portion 83. The tip of the cylindrical portion 83 is in contact with the stepped portion 18b. Thereafter, when the assembly A and the assembly B are further fitted, the cylindrical portion 83 follows the stepped portion 18b, and expands the diameter by widening the slit 85 (FIG. 3). It is inserted into. When the tip of the cylindrical portion 83 exceeds the boundary between the reduced diameter portion 18 and the base portion 17, the cylindrical portion 83 is provided at the rear end of the ring lead portion 16 (at the boundary between the reduced diameter portion 18 and the base portion 17. ) To come into contact.

アセンブリAとアセンブリBの嵌め込みが終了する時には、筒状部83の先端は、主体金具20内に進入し、絶縁部材32の後端近傍に到達する(図1参照)。センサ素子10の基体部17と筒状部83とが重なる軸線O方向の長さがある程度長くなると、筒状部83は軸線O方向と略平行になり、筒状部83の内表面と基体部17の外表面とが面接触する。筒状部83とセンサ素子10とが重なる程度(位置関係)を所望の重なり具合にするためには、各々のアセンブリ内におけるセンサ素子10および第2接続端子80の組み付け位置と、アセンブリAとアセンブリBとの間の組み付け位置とを、上記所望の重なり具合に応じて予め設定しておけばよい。筒状部83は、その全体がセンサ素子10の後端部と重なることとしても良く、筒状部83の先端側の一部のみがセンサ素子10の後端部と重なることとしても良い。   When the fitting of the assembly A and the assembly B is completed, the tip of the cylindrical portion 83 enters the metal shell 20 and reaches the vicinity of the rear end of the insulating member 32 (see FIG. 1). When the length in the direction of the axis O where the base portion 17 and the cylindrical portion 83 of the sensor element 10 overlap is increased to some extent, the cylindrical portion 83 becomes substantially parallel to the direction of the axis O, and the inner surface of the cylindrical portion 83 and the base portion 17 is in surface contact with the outer surface. In order to obtain a desired degree of overlap between the tubular portion 83 and the sensor element 10 (positional relationship), the assembly position of the sensor element 10 and the second connection terminal 80 in each assembly, the assembly A, and the assembly What is necessary is just to set beforehand the assembly | attachment position between B according to the said desired overlap condition. The entire tubular portion 83 may overlap the rear end portion of the sensor element 10, or only a part of the front end side of the tubular portion 83 may overlap the rear end portion of the sensor element 10.

なお、図5では、主体金具20の後端から突出するセンサ素子10後端において、リングリード部16が露出している様子を示している。リングリード部16は、既述したように、センサ素子10の外表面上を周方向に延出するように形成されており、外周の一部に沿って伸長する形状となっている。上記のようにリングリード部16が主体金具20から露出していることにより、アセンブリA,Bの組み付け時には、リングリード部16が設けられている位置を、予め目視により確認し、アセンブリA、Bを組み付ける角度を調節することができる。これにより、リングリード部16とスリット85との重なりを抑えることができ、リングリード部16がセンサ素子10の外周に沿う一部に設けられ、且つ筒状部83がスリット85を有している構成であっても、リングリード部16と筒状部83との接続の信頼性を維持することができる。   FIG. 5 shows a state in which the ring lead portion 16 is exposed at the rear end of the sensor element 10 protruding from the rear end of the metal shell 20. As described above, the ring lead portion 16 is formed so as to extend in the circumferential direction on the outer surface of the sensor element 10 and has a shape extending along a part of the outer periphery. Since the ring lead portion 16 is exposed from the metal shell 20 as described above, when the assemblies A and B are assembled, the position where the ring lead portion 16 is provided is confirmed in advance by visual inspection. Can be adjusted. Thereby, the overlap of the ring lead part 16 and the slit 85 can be suppressed, the ring lead part 16 is provided in a part along the outer periphery of the sensor element 10, and the cylindrical part 83 has the slit 85. Even if it is a structure, the reliability of the connection of the ring lead part 16 and the cylindrical part 83 can be maintained.

主体金具20の所定の位置まで外筒40が覆うように、アセンブリAとBの組付けを行なった後には、外筒40の先端部の外周面を加締め、その後レーザ溶接等によって主体金具20の後端部に接続することにより、ガスセンサ100が得られる。   After assembling the assemblies A and B so that the outer cylinder 40 covers up to a predetermined position of the metal shell 20, the outer peripheral surface of the front end portion of the outer cylinder 40 is caulked, and then the metal shell 20 by laser welding or the like. By connecting to the rear end of the gas sensor 100, the gas sensor 100 is obtained.

以上のように構成された本実施形態のガスセンサ100によれば、センサ素子10の後端部に、非嵌め込み状態にあるときの筒状部83の内径よりも外径が小さい小径部18aを後端とする縮径部18を備えるため、センサ素子10の縮径部18に筒状部83が倣うことで、センサ素子10の後端部を筒状部83内へと容易に導くことができ、センサ素子10への第2接続端子80の嵌め込みを容易に行なうことができる。なお、センサ素子10は、一般に、構成材料の粉末(例えば、イットリア含有ジルコニア粉末等)を加圧成形し、所定の温度で焼成することによって作製される。本実施形態のようにセンサ素子10に縮径部18を設けるには、上記成形に用いる金型デザインを変更するだけで良く、製造工程に変更を加える必要がない。   According to the gas sensor 100 of the present embodiment configured as described above, the rear end portion of the sensor element 10 is provided with the small-diameter portion 18a having an outer diameter smaller than the inner diameter of the tubular portion 83 when the sensor element 10 is not fitted. Since the cylindrical portion 83 follows the reduced diameter portion 18 of the sensor element 10, the rear end portion of the sensor element 10 can be easily guided into the cylindrical portion 83. The second connection terminal 80 can be easily fitted into the sensor element 10. In general, the sensor element 10 is manufactured by press-molding a powder of a constituent material (for example, yttria-containing zirconia powder) and firing it at a predetermined temperature. In order to provide the reduced diameter portion 18 in the sensor element 10 as in the present embodiment, it is only necessary to change the mold design used for the molding, and it is not necessary to change the manufacturing process.

特に、センサ素子10の後端部に筒状部83を嵌め込む動作は、既述したように、アセンブリAとBとの組み付け時に同時に行なわれるものであり、センサ素子10に筒状部83が嵌め込まれる様子を視認しながら行なうことが困難である。本実施形態のように、センサ素子10に縮径部18を設けて筒状部83の先端を導くことで、センサ素子10への筒状部83の嵌め込み動作をより正確に行なうことが可能となるため、第2接続端子80と外側電極10bとの電気的接続の信頼性を維持することができる。   In particular, as described above, the operation of fitting the cylindrical portion 83 into the rear end portion of the sensor element 10 is performed simultaneously when the assemblies A and B are assembled, and the cylindrical portion 83 is attached to the sensor element 10. It is difficult to perform while visually confirming the state of being fitted. As in the present embodiment, by providing the sensor element 10 with the reduced diameter portion 18 and guiding the tip of the cylindrical portion 83, the fitting operation of the cylindrical portion 83 into the sensor element 10 can be performed more accurately. Therefore, the reliability of the electrical connection between the second connection terminal 80 and the outer electrode 10b can be maintained.

さらに、本実施形態によれば、センサ素子10の外表面において、外部リード部10cの後端が、基体部17と縮径部18との境界上に配置されているため、外側電極10bと第2接続端子80との間の電気的接続の信頼性を確保できる。   Furthermore, according to this embodiment, since the rear end of the external lead portion 10c is disposed on the boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18 on the outer surface of the sensor element 10, the outer electrode 10b and the The reliability of the electrical connection between the two connection terminals 80 can be ensured.

例えば、本実施形態のように、スリット85を有する断面C字形状の筒状部83を用いる場合には、組み付けの際に筒状部83が基体部17に達した後に、筒状部83と基体部17との重なり量が不十分であると、筒状部83の先端側の径がより大きく広がって、縦断面ハの字形になる場合が生じ得る。この場合、筒状部83の先端側がセンサ素子10の基体部17から浮いてしまう(離間してしまう)。このような場合であっても、基体部17と縮径部18の境界に外部リード部10cが形成されることで、外側電極10bと第2接続端子80との間の電気的接続を確保することができる。すなわち、筒状部83の先端側がセンサ素子10の基体部17から浮いてしまったとしても、第2接続端子80と確実に接触する箇所(基体部17と縮径部18の境界)に外部リード部10cが設けられているため、外側電極10bと第2接続端子80との間の電気的接続の信頼性を確保できる。なお、外部リード部10cは、基体部17と縮径部18との境界から先端側へと延出して設けられているため、筒状部83が基体部17の表面とほぼ平行になった時には、外部リード部10cのより広い範囲において、第2接続端子80との電気的接続が可能になる。   For example, when using the cylindrical part 83 having a C-shaped cross section having the slit 85 as in the present embodiment, after the cylindrical part 83 reaches the base part 17 during assembly, If the amount of overlap with the base portion 17 is insufficient, the diameter of the cylindrical portion 83 on the front end side may be further widened, resulting in a case where the vertical cross section becomes a square shape. In this case, the distal end side of the cylindrical portion 83 is lifted (separated) from the base portion 17 of the sensor element 10. Even in such a case, the electrical connection between the outer electrode 10b and the second connection terminal 80 is ensured by forming the external lead portion 10c at the boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18. be able to. That is, even if the distal end side of the cylindrical portion 83 is lifted from the base portion 17 of the sensor element 10, an external lead is provided at a location (a boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18) that reliably contacts the second connection terminal 80. Since the portion 10c is provided, the reliability of the electrical connection between the outer electrode 10b and the second connection terminal 80 can be ensured. Since the external lead portion 10c is provided to extend from the boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18 to the distal end side, when the cylindrical portion 83 is substantially parallel to the surface of the base portion 17. In the wider range of the external lead portion 10c, electrical connection with the second connection terminal 80 becomes possible.

また、筒状部83の先端を主体金具20の内部に挿入できるため、センサ素子10の後端部を、従来よりも短くしても、センサ素子10と筒状部83とが軸線O方向に重なる距離を十分に確保することが可能になる。そのため、第2接続端子80と外側電極10bとの接続の信頼性を維持しつつ、センサ素子10を、より短くする(小型化する)ことが可能になり、ガスセンサ100全体の更なる小型化が可能になる。その結果、センサ素子10の後端部を短くすることにより、外側電極10bに接続する外部リード部10cの縦リード部15(図2)の長さを短くすると共に、センサ素子10の内表面に形成される内側電極10aおよびこれに接続する配線を縮小することができる。そのため、センサ素子10の表面に外側電極10bや外部リード部10cあるいは内側電極10aを形成するための配線材料(貴金属)の使用量を抑えて、製造コストを低減することができる。   Further, since the tip of the cylindrical portion 83 can be inserted into the metal shell 20, even if the rear end portion of the sensor element 10 is shorter than the conventional one, the sensor element 10 and the cylindrical portion 83 are in the direction of the axis O. It is possible to secure a sufficient overlap distance. Therefore, the sensor element 10 can be made shorter (downsized) while maintaining the reliability of the connection between the second connection terminal 80 and the outer electrode 10b, and further downsizing of the entire gas sensor 100 can be achieved. It becomes possible. As a result, by shortening the rear end portion of the sensor element 10, the length of the vertical lead portion 15 (FIG. 2) of the external lead portion 10 c connected to the outer electrode 10 b is shortened, and the inner surface of the sensor element 10 is formed. The formed inner electrode 10a and the wiring connected thereto can be reduced. Therefore, the amount of wiring material (noble metal) used to form the outer electrode 10b, the outer lead portion 10c, or the inner electrode 10a on the surface of the sensor element 10 can be suppressed, and the manufacturing cost can be reduced.

さらに、本実施形態のガスセンサ100によれば、筒状部83を第2接続端子80の最先端に設けている。センサ素子10への第2接続端子80の嵌め込みを容易化する方法としては、例えば、第2接続端子の筒状部の先端に、先端ほど径が大きくなる拡径部であって、最先端部の径がセンサ素子10の後端の径よりも大きい拡径部を設けて、センサ素子の後端を筒状部内へと導く構成も考えられる。しかしながら、このような構成を採用すると、筒状部の先端に拡径部を設けることにより、第2接続端子の製造工程が複雑化し、コストの増大を引き起こし得る。本実施形態によれば、このような製造工程の複雑化に起因するコスト増を抑えることができる。   Furthermore, according to the gas sensor 100 of the present embodiment, the cylindrical portion 83 is provided at the forefront of the second connection terminal 80. As a method for facilitating the fitting of the second connection terminal 80 into the sensor element 10, for example, the distal end of the cylindrical portion of the second connection terminal is an enlarged diameter portion whose diameter increases toward the distal end, and the most advanced portion. A configuration is also possible in which a diameter-enlarged portion having a diameter larger than that of the rear end of the sensor element 10 is provided to guide the rear end of the sensor element into the cylindrical portion. However, when such a configuration is adopted, the diameter-enlarged portion is provided at the tip of the cylindrical portion, which complicates the manufacturing process of the second connection terminal and may cause an increase in cost. According to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in cost due to such a complicated manufacturing process.

その上、センサ素子10の小型化のために、センサ素子10の後端部を短くしたとしても、主体金具20と第2接続端子80とが短絡する虞がないため、従来のように、第2接続端子80に設けた拡径部の径の調整を行う必要がなくなり、容易にセンサ素子10と第2接続端子80との電気的接続の信頼性を維持できる。   In addition, even if the rear end portion of the sensor element 10 is shortened to reduce the size of the sensor element 10, there is no possibility that the metal shell 20 and the second connection terminal 80 are short-circuited. It is not necessary to adjust the diameter of the enlarged diameter portion provided in the two connection terminals 80, and the reliability of the electrical connection between the sensor element 10 and the second connection terminal 80 can be easily maintained.

なお、外部リード部10cのリングリード部16は、センサ素子10の外表面上の全周にわたって設けるようにしても良いが、本実施形態では、外周の一部のみに設けられている。そのため、外部リード部10cを形成するための配線材料(貴金属)の使用量を、さらに抑制することができる。なお、外部リード部10cの後端部は、基体部17と縮径部18との境界まで縦リード部15の幅を維持して、リングリード部16を設けない構成も可能であるが、縦リード部15よりも幅広のリングリード部16を設けることで、筒状部83との電気的接続の信頼性を確保し易くなる。   The ring lead portion 16 of the external lead portion 10c may be provided over the entire circumference on the outer surface of the sensor element 10, but in this embodiment, it is provided only on a part of the outer periphery. Therefore, the amount of wiring material (noble metal) used to form the external lead portion 10c can be further suppressed. The rear end portion of the external lead portion 10c can be configured such that the width of the vertical lead portion 15 is maintained up to the boundary between the base portion 17 and the reduced diameter portion 18 and the ring lead portion 16 is not provided. Providing the ring lead portion 16 wider than the lead portion 15 makes it easy to ensure the reliability of electrical connection with the tubular portion 83.

C.第2の実施形態:
図6は、第2の実施形態のセンサ素子110の外観を表わす斜視図である。センサ素子110は、第1の実施形態のガスセンサ100と同様のセンサにおいて、センサ素子10に代えて用いられる。第2の実施形態のガスセンサは、センサ素子以外の構成は第1の実施形態と同様であるため、共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。
C. Second embodiment:
FIG. 6 is a perspective view illustrating an appearance of the sensor element 110 according to the second embodiment. The sensor element 110 is used in place of the sensor element 10 in the same sensor as the gas sensor 100 of the first embodiment. The gas sensor of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the sensor element. Therefore, common parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

センサ素子110は、センサ素子10と類似する構成を有しているが、縮径部として、テーパ部118を有している点のみがセンサ素子10と異なっている。テーパ部118は、基体部17とテーパ部118の境界からセンサ素子110の後端に向かって、次第に径が小さくなるように形成されている。そして、テーパ部118の後端部の外径D4(図6参照)が、第2接続端子80が備える筒状部83が非嵌め込み状態にあるときの内径D3(図5参照)よりも小さくなるように形成されている。なお、基体部17における外径は、第1の実施形態と同様にD1であり、「D4<D3<D1」が成り立っている。また、センサ素子110では、外部リード部10cが備えるリングリード部16は、その後端が、基体部17とテーパ部118との境界上に配置されている。   The sensor element 110 has a configuration similar to that of the sensor element 10, but is different from the sensor element 10 only in having a tapered portion 118 as a reduced diameter portion. The tapered portion 118 is formed such that the diameter gradually decreases from the boundary between the base portion 17 and the tapered portion 118 toward the rear end of the sensor element 110. And the outer diameter D4 (refer FIG. 6) of the rear-end part of the taper part 118 becomes smaller than the internal diameter D3 (refer FIG. 5) when the cylindrical part 83 with which the 2nd connection terminal 80 is in a non-fit state. It is formed as follows. Note that the outer diameter of the base portion 17 is D1 as in the first embodiment, and “D4 <D3 <D1” is established. In the sensor element 110, the ring lead portion 16 provided in the external lead portion 10c has a rear end disposed on the boundary between the base portion 17 and the taper portion 118.

以上のように構成された第2の実施形態のガスセンサにおいても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第2接続端子80の製造工程の複雑化を抑えつつ、センサ素子110への第2接続端子80の嵌め込みを容易化し、第2接続端子80と外側電極10bとの電気的接続の信頼性を維持することができる。また、外部リード部10cや内側電極10aを形成するための配線材料(貴金属)の使用量を抑制することができる。なお、図6では、リングリード部16は、センサ素子110の外表面上において、外周を一周するように周方向に延出させている。ただし、第1の実施形態と同様に、外周の一部に沿って伸長する形状にしてもよい。   Also in the gas sensor of the second embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. That is, it is easy to fit the second connection terminal 80 into the sensor element 110 while suppressing the complexity of the manufacturing process of the second connection terminal 80, and the reliability of the electrical connection between the second connection terminal 80 and the outer electrode 10b. Can be maintained. Moreover, the usage-amount of the wiring material (noble metal) for forming the external lead part 10c and the inner side electrode 10a can be suppressed. In FIG. 6, the ring lead portion 16 extends in the circumferential direction so as to make one round of the outer periphery on the outer surface of the sensor element 110. However, as in the first embodiment, the shape may extend along a part of the outer periphery.

D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
D. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

D1.変形例1:
センサ素子の後端側に設ける縮径部は、種々の変形が可能であり、少なくとも後端の外径が、基体部17への非嵌め込み状態にあるときの筒状部83の内径よりも小さいならば、第1あるいは第2の実施形態と同様の効果が得られる。非嵌め込み状態にあるときの筒状部83の内径よりも小さい一定の外径を有する部分(小径部)、あるいは、後端部ほど外径が小さく形成された部分(テーパ部)を有し、後端側から嵌め込まれる筒状部83を基体部17へと支障なく導くことができる形状であればよい。例えば、縮径部を、後端側ほど外径が小さくなる複数の小径部を備える多段構造としても良い。あるいは、後端部側へと外径が次第に小さくなる傾斜の角度が異なる複数のテーパ部を備える多段構造としても良い。
D1. Modification 1:
The diameter-reduced portion provided on the rear end side of the sensor element can be variously modified, and at least the outer diameter of the rear end is smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 83 when not fitted into the base portion 17. Then, the same effect as the first or second embodiment can be obtained. A portion (small diameter portion) having a constant outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 83 when not fitted, or a portion (tapered portion) having a smaller outer diameter at the rear end portion, Any shape that can guide the cylindrical portion 83 fitted from the rear end side to the base portion 17 without hindrance is acceptable. For example, the reduced diameter portion may have a multistage structure including a plurality of small diameter portions whose outer diameters become smaller toward the rear end side. Or it is good also as a multistage structure provided with several taper part from which the angle of the inclination from which an outer diameter becomes small gradually toward the rear-end part side differs.

D2.変形例2:
第1および第2の実施形態のガスセンサでは、第2接続端子80の筒状部83の先端は、主体金具20内に挿入されて絶縁部材32の後端近傍に達することとしたが、異なる構成としても良い。例えば、筒状部83の先端は、主体金具20の外側に位置する構成としても良い。この場合であっても、センサ素子の後端側に縮径部を設けることにより、センサ素子への筒状部83の嵌め込みが容易になる効果や、センサ素子の基体部と縮径部の境界に外部リード部10cの後端を設けることにより電極の接続信頼性を高める効果を、同様に得ることができる。さらに、筒状部に既述した拡径部を設ける構成とは異なり、筒状部83を主体金具20の後端に充分に近づけても、主体金具20との間の短絡を抑える効果を得ることができる。
D2. Modification 2:
In the gas sensors of the first and second embodiments, the tip of the cylindrical portion 83 of the second connection terminal 80 is inserted into the metal shell 20 and reaches the vicinity of the rear end of the insulating member 32. It is also good. For example, the tip of the cylindrical portion 83 may be configured to be located outside the metal shell 20. Even in this case, the provision of the reduced diameter portion on the rear end side of the sensor element facilitates the fitting of the cylindrical portion 83 into the sensor element, and the boundary between the base portion and the reduced diameter portion of the sensor element. By providing the rear end of the external lead portion 10c, an effect of improving the connection reliability of the electrodes can be obtained similarly. Further, unlike the configuration in which the diameter-enlarged portion described above is provided in the cylindrical portion, the effect of suppressing a short circuit with the metallic shell 20 is obtained even if the tubular portion 83 is sufficiently close to the rear end of the metallic shell 20. be able to.

あるいは、ガスセンサ内において、絶縁部材32とセンサ素子10との間に、後端側から筒状部83が進入可能な空隙を設け、筒状部83の先端を、より深く、絶縁部材32と重なる領域にまで挿入することとしても良い。この場合にも、第1および第2の実施形態と同様の効果が得られる。   Alternatively, in the gas sensor, a gap is provided between the insulating member 32 and the sensor element 10 so that the cylindrical portion 83 can enter from the rear end side, and the tip of the cylindrical portion 83 is deeper and overlaps the insulating member 32. It is good also as inserting even to an area | region. Also in this case, the same effect as the first and second embodiments can be obtained.

D3.変形例3:
第1および第2の実施形態では、センサ素子を取り囲む主体金具20の後端から、センサ素子の縮径部および基体部17の後端部分が突出することとしたが、異なる構成としても良い。少なくともセンサ素子の縮径部18の後端の一部が主体金具20の後端から突出していれば、リングリード部16が形成された基体部17が突出していなくても、アセンブリの組み付け時に、センサ素子の筒孔10d内に、第1接続端子70の挿入部73の先端部を容易に挿入することができる。そして、このとき、筒状部83の先端を基体部17の外表面へと容易に導くことができるという、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
D3. Modification 3:
In the first and second embodiments, the reduced diameter portion of the sensor element and the rear end portion of the base portion 17 protrude from the rear end of the metal shell 20 surrounding the sensor element. However, different configurations may be employed. If at least a part of the rear end of the reduced diameter portion 18 of the sensor element protrudes from the rear end of the metal shell 20, even when the base portion 17 on which the ring lead portion 16 is formed does not protrude, The distal end portion of the insertion portion 73 of the first connection terminal 70 can be easily inserted into the cylindrical hole 10d of the sensor element. At this time, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained, in which the tip of the cylindrical portion 83 can be easily guided to the outer surface of the base portion 17.

ここで、第2実施形態のように、リングリード部16を、基体部17の全周にわたるように設ける場合には、基体部17が突出していないことによりリングリード部16がアセンブリBの外側から視認し難くても、接続の信頼性を確保できる。すなわち、筒状部83のスリット85の位置およびスリット85の幅にかかわらず、リングリード部16と筒状部83との間を容易に接続することができる。   Here, as in the second embodiment, when the ring lead portion 16 is provided so as to extend over the entire circumference of the base portion 17, the ring lead portion 16 is not projected from the outside of the assembly B because the base portion 17 does not protrude. Even if it is difficult to see, the reliability of the connection can be ensured. That is, the ring lead portion 16 and the tubular portion 83 can be easily connected regardless of the position of the slit 85 and the width of the slit 85 of the tubular portion 83.

また、第1実施例のように、リングリード部16を、外周の一部に沿って伸長する形状とする場合には、リングリード部16が周方向に伸長する長さを、基体部17の全周の半分以上の長さとしてもよい。あるいは、リングリード部16が周方向に伸長する長さを、筒状部83が嵌め込み状態となったときの、センサ素子外表面上におけるスリット85間の距離以上とすればよい。このような構成とすれば、リングリード部16がアセンブリBの外側から視認し難くても、筒状部83のスリット85の位置にかかわらず、リングリード部16と筒状部83との間を容易に接続することができる。   Further, as in the first embodiment, when the ring lead portion 16 has a shape extending along a part of the outer periphery, the length of the ring lead portion 16 extending in the circumferential direction is set to the length of the base portion 17. The length may be more than half of the entire circumference. Or the length which the ring lead part 16 expand | extends in the circumferential direction should just be more than the distance between the slits 85 on the sensor element outer surface when the cylindrical part 83 will be in a fitting state. With such a configuration, even if the ring lead portion 16 is difficult to visually recognize from the outside of the assembly B, the space between the ring lead portion 16 and the tubular portion 83 is not affected by the position of the slit 85 of the tubular portion 83. Can be connected easily.

D4.変形例4:
第1および第2の実施形態では、筒状部83を第2接続端子80の最先端に設けていたが、第2接続端子80の筒状部83の先端に拡径部を設けてもよい。なお、センサ素子10の小型化のために、センサ素子10の後端部を短くし、第2接続端子80が主体金具20の内部に挿入される場合には、拡径部の径をセンサ素子の後端部の径よりも大きくしつつ、主体金具と接触しないように拡径部の径を調整する必要がある。
D4. Modification 4:
In the first and second embodiments, the cylindrical portion 83 is provided at the forefront of the second connection terminal 80, but an enlarged diameter portion may be provided at the tip of the cylindrical portion 83 of the second connection terminal 80. . In order to reduce the size of the sensor element 10, when the rear end portion of the sensor element 10 is shortened and the second connection terminal 80 is inserted into the metal shell 20, the diameter of the expanded portion is set to the sensor element. It is necessary to adjust the diameter of the enlarged-diameter portion so that it does not come into contact with the metal shell while being larger than the diameter of the rear end portion.

D5.変形例5:
第1および第2の実施形態では、ガスセンサは酸素濃度センサとしたが、異なる構成としても良い。イオン伝導性を有する固体電解質の両面に積層された一対の電極を有し、各電極上の特定ガス成分の濃度差(分圧差)により起電力を生じる濃淡電池を備えるセンサであれば、本願発明を適用することにより、同様の効果が得られる。
D5. Modification 5:
In the first and second embodiments, the gas sensor is an oxygen concentration sensor, but may have a different configuration. The present invention is a sensor having a concentration cell having a pair of electrodes laminated on both surfaces of a solid electrolyte having ion conductivity and generating an electromotive force due to a concentration difference (partial pressure difference) of a specific gas component on each electrode. The same effect can be obtained by applying.

10,110…センサ素子
10a…内側電極
10b…外側電極
10c…外部リード部
10d…筒孔
11…固体電解質体
12…鍔部
13…有底部
14…被毒防止層
15…縦リード部
16…リングリード部
17…基体部
18…縮径部
18a…小径部
18b…段差部
20…主体金具
20a…加締め部
20b…段部
20c…鍔部
20d…雄ねじ部
20f…先端部
30…パッキン
31…シール材
32…絶縁部材
33…金属リング
34…セパレータ
34a,34b…挿通孔
35…保持金具
36…グロメット
37…フィルタ
38…保護外筒
39…第2通気孔
40…外筒
40a…先端部
40b…後端部
41…第1通気孔
43…段部
60…リード線
62…プロテクタ
63…開口
70…第1接続端子
71,81…板状基部
72,82…接続端部
73…挿入部
80…第2接続端子
83…筒状部
84…支持腕
85…スリット
100…ガスセンサ
118…テーパ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Sensor element 10a ... Inner electrode 10b ... Outer electrode 10c ... External lead part 10d ... Cylindrical hole 11 ... Solid electrolyte body 12 ... Gutter part 13 ... Bottomed part 14 ... Poisoning prevention layer 15 ... Vertical lead part 16 ... Ring Lead part 17 ... Base part 18 ... Reduced diameter part 18a ... Small diameter part 18b ... Step part 20 ... Metal fitting 20a ... Casting part 20b ... Step part 20c ... Hard part 20d ... Male thread part 20f ... End part 30 ... Packing 31 ... Seal Material 32 ... Insulating member 33 ... Metal ring 34 ... Separator 34a, 34b ... Insertion hole 35 ... Holding bracket 36 ... Grommet 37 ... Filter 38 ... Protective outer cylinder 39 ... Second vent hole 40 ... Outer cylinder 40a ... Tip 40b ... Rear End 41 ... First vent hole 43 ... Step part 60 ... Lead wire 62 ... Protector 63 ... Opening 70 ... First connection terminal 71, 81 ... Plate-like base 72, 82 Connecting end portions 73 ... insertion portion 80 ... second connecting terminal 83 ... tubular portion 84 ... support arms 85 ... slit 100 ... gas sensor 118 ... tapered portion

Claims (6)

軸線方向に延出して形成される筒状のセンサ素子であって、軸線方向の一方の端部である先端部の外表面に設けられた外側電極と、前記外側電極から軸線方向の他方の端部である後端部側の外表面へと延出して設けられた外部リード部と、を備えるセンサ素子と、
径方向に弾性変形可能な筒状部を備え、該筒状部の少なくとも先端部が前記センサ素子の後端部の外表面に嵌め込まれて、前記筒状部において前記外部リード部と接触する接続端子と、
を備える、被測定ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサにおいて、
前記センサ素子の後端部は、前記センサ素子への非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも外径が大きく、前記センサ素子へと前記筒状部が嵌め込まれた時には前記筒状部の内表面と接触する基体部と、前記基体部の後端側に形成されて、前記非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも少なくとも後端側の外径が小さい縮径部とを備え、
前記センサ素子の外表面における前記外部リード部の後端が、前記基体部と前記縮径部との境界上に配置されていることを特徴とする
ガスセンサ。
A cylindrical sensor element that extends in the axial direction, and includes an outer electrode provided on the outer surface of the tip, which is one end in the axial direction, and the other end in the axial direction from the outer electrode. An external lead portion provided to extend to the outer surface on the rear end side that is a portion, and a sensor element,
A cylindrical portion that is elastically deformable in a radial direction, and at least a tip end portion of the cylindrical portion is fitted into an outer surface of a rear end portion of the sensor element, and contacts the external lead portion in the cylindrical portion A terminal,
In a gas sensor for detecting a specific gas component in a gas to be measured, comprising:
The rear end portion of the sensor element has an outer diameter larger than the inner diameter of the cylindrical portion when the sensor element is not fitted into the sensor element, and the cylindrical portion is fitted into the sensor element when the cylindrical portion is fitted into the sensor element. A base portion in contact with the inner surface of the base portion, and a shrinkage formed on the rear end side of the base portion and having an outer diameter on the rear end side that is at least smaller than the inner diameter of the cylindrical portion when in the non-fitted state. With a diameter part,
A gas sensor, wherein a rear end of the external lead portion on the outer surface of the sensor element is disposed on a boundary between the base portion and the reduced diameter portion.
請求項1記載のガスセンサであって、さらに、
前記筒状部は、前記接続端子の最先端に設けられていることを特徴とする
ガスセンサ。
The gas sensor according to claim 1, further comprising:
The said cylindrical part is provided in the forefront of the said connection terminal, The gas sensor characterized by the above-mentioned.
請求項1又は2記載のガスセンサであって、さらに、
前記センサ素子を取り囲むと共に、前記センサ素子の少なくとも前記縮径部を露出させる主体金具を備え、
前記センサ素子の後端部に嵌め込まれた前記筒状部の先端部は、前記主体金具内に配置されている
ガスセンサ。
The gas sensor according to claim 1 or 2, further comprising:
A metal shell that surrounds the sensor element and exposes at least the reduced diameter portion of the sensor element,
A gas sensor, wherein a tip end portion of the cylindrical portion fitted into a rear end portion of the sensor element is disposed in the metal shell.
請求項1又は2記載のガスセンサであって、さらに、
前記センサ素子を取り囲むと共に、前記センサ素子の後端部を露出させる主体金具を備え、
前記筒状部は、軸線方向に平行なスリットを有し、該スリットの幅を伸縮させることにより、径方向に弾性変形可能となっており、
前記外部リード部の後端部には、前記基体部と前記縮径部の境界を後端としつつ前記センサ素子の外周に沿って前記センサ素子の外表面の一部に伸長するリングリード部を備え、
前記センサ素子は、前記リングリード部が前記主体金具から露出するように前記主体金具に取り囲まれている
ガスセンサ。
The gas sensor according to claim 1 or 2, further comprising:
A metal shell that surrounds the sensor element and exposes a rear end of the sensor element,
The cylindrical portion has a slit parallel to the axial direction, and is elastically deformable in the radial direction by expanding and contracting the width of the slit.
A ring lead portion that extends to a part of the outer surface of the sensor element along the outer periphery of the sensor element with the boundary between the base portion and the reduced diameter portion as the rear end at the rear end portion of the external lead portion. Prepared,
The sensor element is surrounded by the metal shell such that the ring lead portion is exposed from the metal shell. Gas sensor.
請求項1ないし4いずれか記載のガスセンサであって、
前記縮径部は、前記センサ素子への非嵌め込み状態にあるときの前記筒状部の内径よりも小さい一定の外径を有する小径部と、前記基体部と前記小径部との間に形成された段差部とを備える
ガスセンサ。
The gas sensor according to any one of claims 1 to 4,
The reduced diameter portion is formed between a small diameter portion having a constant outer diameter smaller than an inner diameter of the cylindrical portion when not fitted into the sensor element, and the base portion and the small diameter portion. A gas sensor comprising a stepped portion.
請求項1ないし4いずれか記載のガスセンサであって、
前記縮径部は、前記基体部との境界から前記センサ素子の後端に向かって、次第に外径が小さくなるテーパ部である
ガスセンサ。
The gas sensor according to any one of claims 1 to 4,
The reduced diameter portion is a tapered portion that gradually decreases in outer diameter from the boundary with the base portion toward the rear end of the sensor element.
JP2012144961A 2011-07-07 2012-06-28 Gas sensor Active JP5931603B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012144961A JP5931603B2 (en) 2011-07-07 2012-06-28 Gas sensor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011150559 2011-07-07
JP2011150559 2011-07-07
JP2012144961A JP5931603B2 (en) 2011-07-07 2012-06-28 Gas sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013033034A JP2013033034A (en) 2013-02-14
JP5931603B2 true JP5931603B2 (en) 2016-06-08

Family

ID=47789015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012144961A Active JP5931603B2 (en) 2011-07-07 2012-06-28 Gas sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5931603B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5905342B2 (en) * 2012-06-19 2016-04-20 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor and manufacturing method thereof
JP6385719B2 (en) * 2014-05-29 2018-09-05 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP2023142876A (en) * 2022-03-25 2023-10-06 Kyb株式会社 Fluid property sensor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545050B2 (en) * 1995-05-26 1996-10-16 日本特殊陶業株式会社 Oxygen sensor element
JP3956435B2 (en) * 1997-08-07 2007-08-08 株式会社デンソー Oxygen sensor element
JPH11153571A (en) * 1997-11-20 1999-06-08 Denso Corp Oxygen sensor element
JP2000146900A (en) * 1998-11-12 2000-05-26 Ngk Spark Plug Co Ltd Oxygen sensor
JP2002031618A (en) * 2000-05-12 2002-01-31 Denso Corp Gas sensor
JP4254424B2 (en) * 2003-08-22 2009-04-15 株式会社デンソー Gas sensor and assembly method thereof
JP2010145304A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Nippon Soken Inc Gas sensor element and manufacturing method for the same
JP5099786B2 (en) * 2009-05-25 2012-12-19 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP5399440B2 (en) * 2011-05-02 2014-01-29 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013033034A (en) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4955591B2 (en) Gas sensor
JP5592336B2 (en) Gas sensor
JP5529070B2 (en) Gas sensor
JP5002032B2 (en) Gas sensor
JP5032625B2 (en) Gas sensor
JP5931603B2 (en) Gas sensor
US7631539B2 (en) Gas sensor production method and gas sensor
JP2016211981A (en) Gas sensor
JP5399440B2 (en) Gas sensor
JP5919132B2 (en) Gas sensor
US20090071231A1 (en) Gas sensor
JP5925089B2 (en) Gas sensor
EP1793223B1 (en) Gas sensor
JP4817419B2 (en) Gas sensor
JP5152863B2 (en) Gas sensor
JP6010470B2 (en) Gas sensor
JP5934638B2 (en) Gas sensor
JP6026904B2 (en) Gas sensor and manufacturing method thereof
JP6607797B2 (en) Gas sensor
JP5767196B2 (en) Gas sensor
JP5099786B2 (en) Gas sensor
JP5135252B2 (en) Gas sensor
JP2013019670A (en) Gas sensor
JP5931701B2 (en) Gas sensor
JP5662280B2 (en) Gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140904

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160413

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5931603

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250